JP2008145499A - 防眩性光拡散部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ディスプレイに用いる際、十分な外光の写り込み防止性と高いコントラストを有し、ぎらつきのない視認性良好な防眩性光拡散部材を提供することを目的とする。
【解決手段】透明基材上に、バインダマトリックスと粒子を含んでなる防眩層を有する防眩性光拡散部材であって、本発明の防眩性光拡散部材（１）は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で規定される２種の算術表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２）のうち、カットオフ波長λｃが０．００８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ１）が０．００８未満であり、カットオフ波長λｃが０．８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ２）が０．１〜０．５μｍであり、且つ、内部ヘイズが１〜７％であることを特徴とする防眩性光拡散部材とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、窓やディスプレイなどの表面に設けられる防眩性光拡散部材に関する。特に、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＲＴディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、表面電界ディスプレイ（ＳＥＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などのディスプレイの表面に設けられる防眩性光拡散部材に関する。
液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、ＥＬディスプレイ、および、プラズマディスプレイなどのディスプレイは、視認性の観点で下記の幾つかの問題がある。
・視聴時に外光が写りこむ。
・ディスプレイからの表示光によりディスプレイ表面で面ぎら（シンチレーション）が発生する。
・ディスプレイから拡散されずに直接くる表示光の眩しさ、などにより視認性がよくない。
・輝度むらなどの欠陥によっても視認性が悪化する。
このような視認性の低下、悪化を解決するために、防眩性光拡散部材をディスプレイの前面に設けることが知られている。
防眩性光拡散部材としては、例えば、下記の技術が知られている。
・ディスプレイの表面に、エンボス加工を施した防眩層を有する防眩性光拡散部材を設ける。
・ディスプレイの表面に、バインダマトリックスに粒子を混入することによって表面に凹凸が形成された防眩層を有する防眩性光拡散部材を設ける。
このような防眩性光拡散部材においては、表面の凹凸による光の散乱現象（表面拡散）が利用される。
さらに、バインダマトリックスにバインダマトリックスと屈折率の異なる粒子を混入することによって、バインダマトリックスと粒子の屈折率差による光の内部散乱（内部拡散）を利用する防眩性光拡散部材も知られている。
エンボス加工により表面に凹凸が形成されている防眩性光拡散部材は、表面凹凸を完全に制御できる。そのため、再現性が良い。しかし、エンボスロールに欠陥または異物付着があるとロールのピッチで延々欠陥が出る。そのため、大量生産の場合、全ての製品に欠陥が生じる。また、表面での散乱のみ利用するので、下記の問題がある。
・耐擦傷性
・コントラストの低下
・ギラツキ発生
バインダマトリックスと粒子を用いた防眩性光拡散部材は前記エンボス加工を用いた防眩性光拡散部材よりも工程数が少ない。よって、安価に製造できる。そのため、様々な態様の防眩性光拡散部材が知られている（特許文献１）。
例えば、以下の防眩性光拡散部材が知られている。
外光の写りこみ、シンチレーションなどを防止することによって視認性を高める必要がある。そのため、以下の方法が考えられている。
・表面の凹凸形状を大きくすることによって、光の散乱性能を向上させる。
・添加する粒子の量を増やすことによって、光の散乱性能を向上させる。
しかし、上記方法では透過像鮮明度が低下してしまうという問題がある。光の散乱性能等を低下させることなく、視認性を向上させる方法として、下記の技術が知られている。
・バインダマトリックス樹脂と球形粒子と不定形粒子を併用する技術（特許文献２）
・バインダマトリックス樹脂と複数の粒径の異なる粒子を用いる技術（特許文献３）
・表面凹凸を有し、凹部の断面積を規定した技術（特許文献４）
また、光の散乱性能等を低下させることなく、視認性を向上させるために、防眩性光拡散部材内部の散乱と防眩性光拡散部材表面の散乱を併用する技術も知られている。防眩性光拡散部材内部の散乱（内部拡散）は、防眩性光拡散部材を樹脂などのバインダマトリックス内部に該バインダマトリックスと屈折率が異なる粒子を分散させることによって生じる。十分な光拡散性能を発揮するためにある程度の表面凹凸を防眩性光拡散部材表面に形成する必要がある。しかし、下記の問題がある。
・コントラストの低下
・表面凹凸のレンズ効果に起因するギラツキの発生
・耐擦傷性の低下
内部の散乱と表面の散乱と併用すると、表面の散乱のみを用いる防眩性光拡散部材に比べ、表面凹凸が小さくて済む。よって、以下の利点がある。
・コントラストの向上
・表面凹凸のレンズ効果に起因するギラツキの低減
・耐擦傷性の向上
例えば、内部の散乱と表面の散乱を併用する技術として、以下の技術が知られている。
・内部ヘイズ（曇度）が１〜１５％であり、表面ヘイズ（曇度）が７〜３０％である技術（特許文献５、特許文献６）
・バインダー樹脂と粒径０．５〜５μｍの粒子を用い、樹脂と粒子の屈折率差が０．０２〜０．２である技術（特許文献７）
・バインダー樹脂と粒径１〜５μｍの粒子を用い、樹脂と粒子の屈折率差を０．０５〜０．１５である技術。さらに、用いる溶媒、表面粗さなどを規定した技術（特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２）
・バインダー樹脂と複数の粒子を用い、樹脂と粒子の屈折率差が０．０３〜０．２である技術（特許文献１３、特許文献１４）
また視野角を変化させたときのコントラストの低下、色相変化等を低減する下記の技術も知られている。この技術においては、表面ヘイズ（曇度）が３以上である。また、法線方向のヘイズ値と±６０°方向のヘイズ値の差が４以下である。（特許文献１５、特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８）また、中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以下である技術も知れている。（特許文献１９）中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０２〜１μｍであり、十点平均粗さ（Ｒｚ）／Ｒａが３０以下である技術も知られている。（特許文献２０、特許文献２１）
また、防眩性光拡散部材は主にディスプレイの前面に設けるため、耐擦傷性が要求される。耐擦傷性を向上させるためには、防眩性光拡散部材の硬度を向上する必要がある。そこで、ディスプレイの表示画質を低下させずに高硬度を有する防眩性光拡散部材を作成するために、電離放射線硬化樹脂バインダーとシリカ粒子、シリコーン粒子を用いる技術が知られている。（特許文献２１）
このように様々な目的で様々な構成の防眩性光拡散部材が開示されている。
防眩性光拡散部材に求められる性能は、ディスプレイの前面に用いる場合、ディスプレイによって異なる。例えば、ディスプレイの解像度や使用目的などにより最適な防眩性光拡散部材は異なる。目的により多様な防眩性光拡散部材が求められる。
一般に防眩性光拡散部材は、主として表面拡散の度合いを示す表面ヘイズ値、主として内部拡散の度合いを示す内部ヘイズ値、像鮮明度、光沢度などの物性が重要である。また、防眩性光拡散部材をディスプレイの前面に用いる場合、硬度などの物性も重要である。さらに、生産時の塗工適性、コスト、カールなども考慮しなくてはならない。そのため、膜厚など制限される要素は多い。限られた範囲内で表面ヘイズ、内部ヘイズなどを制御することが困難である。
米国特許第５３８７４６３号明細書 特開２００３−２６０７４８号公報 特開２００４−００４７７７号公報 特開２００３−００４９０３号公報 特許第３５０７７１９号公報 米国特許第６３４３８６５号明細書 特開平１１−３２６６０８号公報 特許第３５１５４２６号公報 米国特許第６６９６１４０号明細書 米国特許第７０３３６３８号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１５０７２２号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１５０８７４号明細書 特許第３５１５４０１号公報 米国特許第６２１７１７６号明細書 特開平１１−１６０５０５号公報 米国特許第６１１１６９９号明細書 米国特許第６３２７０８８号明細書 米国特許第６４８０２４９号明細書 特開２００３−１４９４１３号公報 特開２００４−１２５９５８号公報 特開２００４−０８２６１３号公報 米国特許出願公開第２００４／００７１９８６号明細書
本発明はこの問題点を鑑みてなされたものであり、ディスプレイに用いる際、十分な外光の写り込み防止性と高いコントラストを有し、ぎらつきのない視認性良好な防眩性光拡散部材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、透明基材上に、バインダマトリックスと粒子を含んでなる防眩層を有する防眩性光拡散部材であって、前記防眩層がＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で規定される２種の算術表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２）のうち、カットオフ波長λｃが０．００８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ１）が０．００８未満であり、カットオフ波長λｃが０．８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ２）が０．１〜０．５μｍであり、且つ、内部ヘイズが１〜７％であることを特徴とする防眩性光拡散部材とした。
また、請求項２に係る発明は、前記防眩層を形成する粒子が、複数の種類の粒子により構成されることを特徴とする請求項１に記載の防眩性光拡散部材とした。
また、請求項３に係る発明は、前記防眩層の膜厚が２〜２５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１記載の防眩性光拡散部材とした。
また、請求項４に係る発明は、前記基材がトリアセチルセルロースフィルムであることを特徴とする請求項１記載の防眩性光拡散部材とした。
また、請求項５に係る発明は、前記基材が偏光板を兼ねることを特徴とする請求項１記載の防眩性光拡散部材とした。
また、請求項６に係る発明は、請求項１記載の防眩性光拡散部材をディスプレイ表面に設けたことを特徴とするディスプレイとした。
また、請求項７に係る発明は、請求項１記載の防眩性光拡散部材をディスプレイ表面に設けたことを特徴とする液晶ディスプレイとした。
本発明によれば、十分な外光の写り込み防止性と高いコントラストを両立し、ぎらつきがなく視認性良好な防眩性光拡散部材を容易に得ることができる。
本発明の防眩性光拡散部材について説明する。 図１に本発明の防眩性光拡散部材の断面模式図を示した。本発明の防眩性光拡散部材（１）は、透明基材（１１）上に防眩層（１２）を有する。防眩層（１２）はバインダマトリックス（１２０）中に粒子（１２Ａ）を含有する。そして、本発明の防眩性光拡散部材（１）は、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で規定される２種の算術表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２）のうち、カットオフ波長λｃが０．００８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ１）が０．００８未満であり、カットオフ波長λｃが０．８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ２）が０．１〜０．５μｍであり、且つ、内部ヘイズが１〜７％であることを特徴とする。
λｃは表面粗さ評価において断面曲線から粗さ曲線を得る際のカットオフ波長である。すなわち、λｃは断面曲線から除去する表面凹凸成分の波長範囲を決定するパラメータである。算術平均粗さＲａ等の各種表面形状パラメータはλｃで異なる。λｃが小さいほど、波長の短い成分をより反映した粗さ曲線が得られる。よって、λｃが小さいほど、得られる算術平均粗さＲａは微細な凹凸成分を反映したものとなる。逆に、λｃが大きいほど、得られる算術平均粗さＲａは大きな凹凸成分を反映したものとなる。
本発明者らは、微細な表面な凹凸を反映したカットオフ波長λｃ０．００８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ１）と、大きな凹凸を反映したカットオフ波長λｃ０．８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ２）の２つ表面の凹凸ののパラメーターと内部ヘイズを制御することにより、十分な外光の写り込み防止性と高いコントラストを有する防眩性光拡散部材を得ることができた。
本発明者らは、防眩性光拡散材がＲａ１で示される微細な表面凹凸を有すると、防眩性光拡散部材が白っぽくなり、ディスプレイに備えた際のコントラストを低下させることを発見した。そこで、微細な表面な凹凸を反映したカットオフ波長λｃ０．００８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ１）を０．００８μｍ未満とし、より大きな凹凸を反映したカットオフ波長λｃ０．８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ２）を０．１〜０．５μｍとすることにより、防眩層表面の微細な凹凸を極力排除し、より大きな凹凸を防眩層表面に形成することにより、十分な外光写り込み性と高いコントラストを有する防眩性光拡散部材とした。しかしながら、Ｒａ２が０．１〜０．５μｍで表されるより大きな凹凸を反映した表面を有する防眩層を有する防眩性光拡散部材は、防眩層内部で内部ヘイズを持たないと干渉によるぎらつきが発生する。そこで、内部ヘイズ値を１〜７％とすることにより、ぎらつきを抑え、高い視認性を有する防眩性光拡散部材とすることができた。
本発明においては、微細な表面の凹凸を反映したＲａ１を０．００８μｍ未満となるべく小さくし、より大きな表面の凹凸を反映したＲａ２を０．１〜０．５μｍとすることにより、十分な外光写り込み防止性と高いコントラストを有する防眩性光拡散部材とし、防眩層内部に内部ヘイズを１〜７％持たせることによりぎらつきを抑え、高い視認性を有する防眩性光拡散部材とした。本発明の防眩性光拡散部材は、従来の防眩性光拡散部材と比較して、Ｒａ１が０．００８μｍ未満、Ｒａ２が０．１〜０．５μｍと大きな凹凸のみで防眩層が形成されている。これにより、高いコントラストを有することが可能となるが、大きな凹凸を有しているために干渉による画面のぎらつきが発生しやすい。そこで、内部ヘイズを１〜７％持たせているのである。本発明においては、防眩層表面のＲａ１を０．００８μｍ未満、Ｒａ２を０．１〜０．５μｍとし、Ｒａ１で表される細かい凹凸できるだけ小さくしている。この特異な表面形状を有する防眩層により、防眩性光拡散部材自体に表面凹凸による白っぽさがなく、高いコントラストを有し、且つ十分な外光の写り込み防止性も有する、表面凹凸のないクリアフィルムに近い質感を有する防眩性光拡散部材を得ることができた。
本発明の防眩性光拡散部材にあっては、Ｒａ１が０．００８μｍ以上とすると、コントラストが低下してしまう。Ｒａ１が０．００８未満であり、且つ、Ｒａ２が０．１μｍ未満の場合は、外光の写り込み防止性が低下する。また、Ｒａ２が０．５μｍを超えるような場合では、Ｒａ１が０．００８μｍ以上のときと同様に、コントラストが低下する。また、内部ヘイズが１％未満の場合には、ぎらつきを抑えることができなくなってしまう。また、内部ヘイズが７％を超える場合には、防眩層内部の光拡散が大きくなり、せっかくの高いコントラストが低下してしまう。
本発明の防眩性光拡散部材にあっては、防眩層の内部ヘイズを１〜７％とするためバインダマトリックス中に屈折率の異なる粒子を含有させる必要がある。このとき、一種類の粒子では、Ｒａ１、Ｒａ２、内部ヘイズのすべてを所定の範囲とすることは困難であり、バインダマトリックス中に複数の種類の粒子を含有させることが好ましい。なお、複数の種類の粒子とは、粒子間で屈折率若しくは粒径のどちらか一方が異なっていればよい。ただし、望ましくは屈折率と粒径のいずれも異なる粒子を用いることが好ましい。
図２に本発明の防眩性光拡散部材の別の態様の断面模式図を示した。図２において、本発明の防眩性光拡散部材は、防眩層中にバインダマトリックスと２種類の粒子（粒子Ｂ（１２Ｂ）、粒子Ｃ（１２Ｃ））を含む。このとき、粒子Ｂ（１２Ｂ）の屈折率とバインダマトリックスとの屈折率が０．０２以下であり、且つ、粒子Ｂの平均粒径（ｈｂ）が前記防眩層の平均膜厚（Ｈ）よりも大きく、また、粒子Ｃ（１２Ｃ）の屈折率とバインダマトリックスとの屈折率差が０．０３〜０．２０の範囲内であり、且つ、粒子Ｃの平均粒径（ｈｃ）が前記防眩層の平均膜厚（Ｈ）よりも小さくすることが好ましい。
このとき、粒子Ｂはその平均粒径が前記防眩層の平均膜厚よりも大きいため防眩層表面に凹凸を形成するが、粒子Ｂの屈折率はバインダマトリックスの屈折率と近似しているため、粒子Ｂは防眩層内部に入射した光に対する内部拡散にはほとんど寄与しない。逆に、粒子Ｃはその屈折率がバインダマトリックスとの屈折率との間で屈折率差を有することにより防眩層内部に入射した光に対し内部拡散を発生し防眩層の内部拡散に寄与することができるが、粒子Ｂの平均粒径が前記防眩性光拡散層の平均膜厚よりも小さいため粒子Ｂは防眩層表面に凹凸を形成しない。
すなわち、上記のような構成とすることにより、粒子Ｂは防眩層の表面凹凸のパラメータである算術平均粗さＲａ１、Ｒａ２を主にコントロールする作用を有し、粒子Ｃは防眩層の内部拡散のパラメーターである内部ヘイズをコントロールする作用を有することができる。そして、粒子Ｂ、粒子Ｃを用いることにより、Ｒａ１、Ｒａ２、内部ヘイズを所望の範囲とすることが容易となる。
本発明の防眩性光拡散部材において、粒子Ｂと粒子Ｃを用いた場合、粒子Ｂは、その平均粒径が防眩層の平均膜厚よりも大きく、防眩層の平均膜厚に１．４を掛けた値よりも小さいことがさらに好ましい。さらに好ましくは、粒子Ｂの平均粒径が防眩層の平均膜厚よりも大きく、防眩層の平均膜厚に１．２を掛けた値よりも小さいことがさらに好ましい。
粒子Ｃは、その平均粒径が防眩層の平均膜厚に０．９を掛けた値より小さく、防眩層の平均膜厚に０．２を掛けた値よりも大きいことが好ましい。さらに好ましくは、粒子Ｃの平均粒径が防眩層の平均膜厚に０．８を掛けた値より小さく、防眩層の平均膜厚に０．５を掛けた値よりも大きいことが好ましい。
また、粒子Ｃとバインダマトリックスの屈折率差は０．０３〜０．２０であるが、更に好ましくは、０．０５〜０．０８である。屈折率差が０．０３以下であると内部拡散が不十分である。また、屈折率差が０．２０以上であると防眩層が白化しやすい。
また、粒子Ｃの屈折率はバインダマトリックスの屈折率より０．０３〜０．２０の範囲で高い方が好ましい。粒子の屈折率がバインダマトリックスの屈折率より低いと、ディスプレイ内部からの出射光が粒子とバインダマトリックスの界面で全反射しやすい。結果として表面での光量が減少する可能性がある。
なお、本発明において、バインダマトリックスの屈折率とはバインダマトリックスで膜を形成した後の膜の屈折率を意味する。バインダマトリックス及び粒子の屈折率はベッケ線検出法（液浸法）により求めることができる。また、本発明において、防眩層の平均膜厚とは凹凸のある防眩層の膜厚の平均値のことである。平均膜厚は、電子マイクロメーター・全自動微細形状測定機により求めることができる。
また、本発明においては、光散乱法により計測した値を粒子の平均粒径として用いることができる。光散乱法を以下に説明する。粒子を含むサンプル溶液を用意する。光散乱式粒径分布測定装置でこのサンプル溶液を測定する。このとき、粒子を含むサンプル溶液は、凝集が起きないように作成する必要があり、適宜、粒子の種類等に応じて希釈剤によりサンプル溶液を希釈する。
また、本発明にあっては、前記防眩層の平均膜厚は２μｍ〜２５μｍの範囲内であることが好ましい。防眩層の平均膜厚が２μｍを下回る場合、白ボケしてしまう可能性がある。また、防眩層の平均膜厚が２５μｍを超える場合、コスト高となってしまう。より好ましくは、３μｍ〜１２μｍである。
防眩層の表面硬度としては、ＪＩＳ Ｋ５４００で定められる鉛筆硬度において３Ｈ以上であるのが好ましい。より好ましくは４Ｈ以上である。鉛筆硬度が３Ｈ以上、より好ましくは４Ｈ以上であれば、本発明の防眩性光拡散部材をディスプレイ表面に設けた際に十分な耐擦傷性を有することができる。
また、本発明の防眩性光拡散部材においては、バインダマトリックス中に他の機能性添加剤を加えても良い。但し、他の機能性添加剤は透明性、光の拡散性などに影響を与えてはならない。機能性添加剤としては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、防汚剤、撥水剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、硬化剤などを使用できる。本発明の防眩層は、帯電防止機能、紫外線吸収機能、赤外線吸収機能、防汚機能、撥水機能といった、防眩機能以外の機能を有していても構わない。
また、本発明の防眩性光拡散部材は、必要に応じて、反射防止性能、帯電防止性能、防汚性能、電磁波シールド性能、赤外線吸収性能、紫外線吸収性能、色補正性能等を有する機能層が設けられる。これらの機能層としては、反射防止層、帯電防止層、防汚層、電磁波遮蔽層、赤外線吸収層、紫外線吸収層、色補正層等が挙げられる。なお、これらの機能層は単層であってもかまわないし、複数の層であってもかまわない。機能層は、防汚性能を有する反射防止層というように、１層で複数の機能を有していても構わない。また、透明基材と防眩層の接着性向上のため、あるいは、各種層間の接着性向上のために、各層間にプライマー層や接着層等を設けても良い。
図３に本発明の防眩性光拡散部材の別の態様の断面模式図を示した。図３において、防眩性光拡散部材（１）は、透明基材（１１）上に防眩層（１２）が設けられ、さらに、防眩層（１２）上には反射防止層（１３）が設けられている。なお、反射防止層（１３）にあっては、低屈折率層単層から構成されても構わないし、低屈折率層と高屈折率層の繰り返しによる複数層から構成されていても構わない。
本発明の防眩性光拡散部材は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＣＲＴディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、表面電界ディスプレイ（ＳＥＤ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの各種ディスプレイの観察側である表面に適用することができる。本発明の防眩性光拡散部材は、ディスプレイに用いる際、外光の写り込み防止性と良好なコントラストを両立できる防眩性光拡散部材を提供する。
図３の本発明の防眩性光拡散部材を用いた透過型液晶ディスプレイの断面模式図について示した。図３（ａ）の透過型液晶ディスプレイにおいては、バックライトユニット（５）、偏光板（４）、液晶セル（３）、偏光板（２）、防眩性光拡散部材（１）をこの順に備えている。このとき、防眩性光拡散部材（１）側が観察側すなわちディスプレイ表面となる。
バックライトユニット（５）は、光源と光拡散板からなる。液晶セルは、一方の透明基材に電極が設けられ、もう一方の透明基材に電極及びカラーフィルターを備えており、両電極間に液晶が封入された構造となっている。液晶セル（３）を挟むように設けられる偏光板にあっては、透明基材（２１、２２、４１、４２）間に偏光層（２１、４１）を挟持した構造となっている。
図３（ｂ）の透過型液晶ディスプレイにおいては、バックライトユニット（５）、偏光板（４）、液晶セル（３）、偏光板（２）と防眩性光拡散部材（１）が一体化した偏光板ユニット（７）をこの順に備えている。
本発明の防眩性光拡散部材は液晶ディスプレイにおいて、図３（ｂ）のように、本発明の防眩性光拡散部材（１）は、防眩層（１２）が設けられた透明基材（１１）の防眩層（１２）が設けられた面の反対側の面に偏光層（２３）を設け、前記透明基材（１１）が偏光板を兼ねていても構わない。
次に本発明の防眩性光拡散部材の製造方法について説明する。
本発明の防眩性光拡散部材に用いる基材としては、ガラスやプラスチックフィルムなどを用いることができる。プラスチックフィルムとしては適度の透明性、機械強度を有していれば良い。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ジアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のフィルムを用いることができる。
中でも、液晶ディスプレイ等の前面に防眩性光拡散部材を用いる場合、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）は光学異方性がないため、好ましく用いられる。また、偏光板を基材としても良い。用いる偏光板としては特に限定するものではない。例えば、偏光層の支持体である一対のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム間に、偏光層としてヨウ素を加えた延伸ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を有するものを用いることができる。ＴＡＣフィルムとヨウ素を加えた延伸ＰＶＡからなる偏光板は、偏光度が高く、液晶ディスプレイなどに好適に用いることができる。この場合、一方のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）上に防眩層を設けることができる。
また、本発明の透明基材にあっては、光学特性、機械強度、取り扱い性等の観点から、基材の厚みは１０〜５００μｍであることが好ましい。
また、基材には添加剤を加えても良い。添加剤としては紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、屈折率調整剤、増強剤などが例示される。
防眩層に用いるバインダマトリックスとしては下記の特性が要求される。
・バインダマトリックスを用いて膜を作成したときに、膜が適度の透明性、機械強度を有する。
・添加する粒子がバインダマトリックスに分散する。
例えば、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの電離放射線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合して得られる無機系または有機無機複合系マトリックスなどを用いることができる。
また熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化型ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。
電離放射線硬化性樹脂としては、多価アルコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような多官能性のアクリレート、ジイソシアネートと多価アルコール及びアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるような多官能のウレタンアクリレート等が挙げられる。またこれらの他にも、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も使用することができる。
電離放射線硬化性樹脂のうち、紫外線硬化性樹脂を用いる場合、光重合開始剤を加える。光重合開始剤は、どのようなものを用いても良いが、用いる樹脂にあったものを用いることが好ましい。
光重合開始剤（ラジカル重合開始剤）としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類等が用いられる。光増感剤の使用量は、樹脂に対して０．５〜２０ｗｔ％である。好ましくは１〜５ｗｔ％である。
熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニル及びその共重合体、塩化ビニル及びその共重合体、塩化ビニリデン及びその共重合体等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、アクリル樹脂及びその共重合体、メタクリル樹脂及びその共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が使用できる。
無機系または有機無機複合系マトリックスとしては、珪素アルコキシド系の材料を原料とする酸化珪素系マトリックスを用いる材料を使用できる。具体的には、テトラエトキシシランを例示することができる。
また、基材がプラスチックフィルムである場合、機械強度を補うために、高硬度のバインダマトリックスを用いることが好ましい。具体的には硬化性の樹脂、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合して得られる無機系または有機無機複合系マトリックスが使用できる。特に膜厚が１００μｍ以下であるプラスチックフィルムを用いる場合、高硬度のバインダマトリックスを用いることが好ましい。
特に、本発明の防眩性光拡散部材のバインダマトリックスは、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの電離放射線硬化性樹脂を用いることが好ましい。電離放射線硬化性樹脂であれば、ある程度の可撓性を有し、且つ、ひび割れなどがなく表面硬度が３Ｈを超えるような高硬度を有する防眩層を作成することができる。
また、本発明の光拡散部材において、バインダマトリックスの屈折率と基材の屈折率の差は、０．０１〜０．１２であることが好ましい。バインダマトリックスの屈折率と基材の屈折率の差を０．０１〜０．１２とすることにより、バインダマトリックスと基材の屈折率差によるヘイズ発生を抑制することができる。特に、基材と防眩層だけからなる防眩性光拡散材の場合、バインダマトリックスと基材の屈折率差によるHz発生の点からバインダマトリックスの屈折率と透明基材との屈折率の差が０．０１〜０．０８であることが好ましい。防眩層上に反射防止層を設ける場合は、バインダマトリックスの屈折率と透明基材の屈折率との差が０．０３〜０．１２であることが好ましい。透明基材として用いることができるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムの屈折率は、約１．４９である。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの屈折率は約１．６８である。よって、屈折率が１．５〜１．６あたりの材料が多い。よって、バインダマトリックスの屈折率はおよそ１．４６〜１．６５であることが好ましい。
なお、繰り返しになるが、本発明のバインダマトリックスの屈折率とは、バインダマトリックスで膜を形成した後の膜の屈折率を意味する。すなわち硬化性樹脂を用いる場合は、硬化して膜を形成した後の膜の屈折率を意味する。バインダマトリックスの屈折率は、測定用として粒子を含まないバインダマトリックスから求めた値である。
本発明の防眩性光拡散層に用いられる粒子としては、シリカ粒子（屈折率１．４６）アクリル粒子（屈折率１．４９）、アクリル−スチレン粒子（屈折率１．４９〜１．５９）、タルク（屈折率１．５４）、各種アルミノケイ酸塩（屈折率１．５０〜１．６０）、カオリンクレー（屈折率１．５３）、ＭｇＡｌハイドロタルサイト（屈折率１．５０）、スチレン粒子（屈折率１．５９）、アクリルスチレン粒子（屈折率１．５８）、ポリカーボネート粒子（屈折率１．５８）、メラミン粒子（屈折率１．６６）などから適宜選択されるがこれらに限定されるものではない。
また、粒子の形状は球状であることが好ましい。なお、球状粒子とは、完全な球状粒子や楕円球体などを含む。また、球面で連続して形成されている粒子も含む。
防眩層は、バインダマトリックスの原料と前記粒子を含む塗液を基材に塗工する。そして、この塗液を乾燥または硬化させることにより基材上に防眩層が得ることができる。
なお、塗液には必要に応じ溶剤を含んでいても良い。
溶剤は、前記バインダマトリックスの原料と前記粒子Ａ、粒子Ｂを分散する溶媒を用いる必要がある。また、溶剤は、塗工適性を備えている必要がある。例えば、トルエン、シクロヘキサノン、アセトン、ケトン、、エチルセロソルブ、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、イソプロパノール、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ニトロメタン、１，４−ジオキサン、ジオキソラン、Ｎ−メチルピロリドン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、ジクロロメタン、トリクロロメタン、トリクロロエチレン、エチレンクロライド、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、クロロホルムなどを使用でき、またこれらの混合溶媒を使用することができる。また溶剤の量はとくに限定されない。
また、このとき、基材を溶解させる溶剤を用いることができる。基材を溶解する溶剤を用いることにより、基材と防眩層界面の密着強度を上昇させることが可能となる。より好ましくは、基材を溶解させる溶剤と基材を溶解しない溶剤の混合溶剤を用いるのがよい。
塗工方法としては、ロールコータ、リバースロールコータ、グラビアコータ、ナイフコータ、バーコータ、スロットダイコータを用いた塗工方法を使用できる。
また塗液の固形分濃度は、塗工方法により異なる。固形分濃度は、重量比でおおよそ３０〜７０重量％であればよい。
バインダマトリックスとして硬化性樹脂を用い防眩層を形成する場合を説明する。基材上に前述の塗液を塗工する。その後、紫外線、電子線、熱などの外部エネルギーを塗液に加えることによって、塗液を硬化させる。こうして、防眩層を形成する。紫外線硬化の場合は、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク等の光源が利用できる。また、電子線硬化の場合はコックロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される電子線が利用できる。電子線は、５０〜１０００ＫｅＶのエネルギーを有するのが好ましい。１００〜３００ＫｅＶのエネルギーを有する電子線がより好ましい。
なお、硬化工程の前後に乾燥工程を設けてもよい。また、硬化と乾燥を同時におこなっってもよい。乾燥手段としては加熱、送風、熱風などが例示される。
バインダマトリックスとして熱可塑性樹脂を用い防眩層を形成する場合を説明する。基材上に前述の塗液を塗工する。その後、塗液を乾燥する。こうして、防眩層を形成する。乾燥手段としては加熱、送風、熱風などが例示される。
バインダマトリックスとして無機系または有機無機複合系マトリックスを用い防眩層を形成する場合を説明する。防眩層を形成する方法を下記する。基材上に前述の塗液を塗工する。その後、紫外線、電子線、熱などの外部エネルギーを加えることによって塗液を硬化させる。こうして、防眩層を形成する。なお、硬化工程の前後に乾燥工程を設けてもよい。また、硬化と乾燥を同時におこなってもよい。乾燥手段としては加熱、送風、熱風などが例示される。
また、基材として一対の偏光層の支持体間に偏光層を有する偏光板を用いる場合、以下のようにして防眩性光拡散部材を作成することができる。まず、一対の偏光層の支持体のうち、第１の偏光層支持体上に、防眩層を設ける。設ける方法としては、上記のやり方と同様におこなう。
なお、本発明においては、エンボスにより防眩層の表面に凹凸を形成することも可能である。ただし、このときも、内部ヘイズを発生させるために防眩層はバインダマトリックスと屈折率の異なる粒子を含有させる必要がある。
次に、第１の偏光層支持体の防眩層を設けた側とは反対の側に、偏光層を設ける。偏光板がＴＡＣフィルムとヨウ素を加えた延伸ＰＶＡからなる場合、偏光層支持体上に、ヨウ素を加えたＰＶＡを延伸しながら貼り合わせ、偏光層を設ける。次に偏光層上に第２の偏光層支持体を設ける。また、先に一対の偏光層の支持体間に偏光層を有する偏光板を作成しておき、一方の偏光層の支持体上に防眩層を設けても良い。
繰り返しになるが、本発明の防眩性光拡散部材は、反射防止層、撥水層、防汚層、などをさらに有してもよい。また、透明基材と防眩層の接着性向上のため、あるいは、各種層間の接着性向上のためプライマー層や接着層等を設けても良い。
繰り返しになるが、本発明の防眩性光拡散部材においては、バインダマトリックス中に他の機能性添加剤を加えても良い。ただし、他の機能性添加剤は透明性、光の拡散性などに影響を与えないほうが好ましい。機能性添加剤としては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、防汚剤、撥水剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、硬化剤などを使用でき、それにより、帯電防止機能、紫外線吸収機能、赤外線吸収機能、防汚機能、撥水機能といった、防眩機能以外の機能を持たせることができる。
また、本発明の防眩性光拡散部材は、必要に応じて、反射防止性能、帯電防止性能、防汚性能、電磁波シールド性能、赤外線吸収性能、紫外線吸収性能、色補正性能等を有する機能層を設けてもよく、各種層間の接着性向上のために、各層間にプライマー層や接着層等を設けても良い。
以下に実施例を示す。
実施例で用いたバインダマトリックスの屈折率の測定方法を下記する。上記の塗液と同様の塗液を用意した。但し、塗液に粒子は含まれていない。上記の方法と同様の方法によって塗液を塗工、乾燥、硬化させた。こうして得られた層の屈折率を測定した。デジタル屈折計ＲＸ２０００（アタゴ製）を用い、光屈折臨界角検出方式により屈折率を測定した。また、粒子の屈折率の測定は、ベッケ線検出法（液浸法）で測定した。また、粒子の平均粒径の測定は、光散乱式粒径分布測定装置（ＳＡＬＤ−７０００ 島津製作所製）を用いて測定した。
＜実施例１＞
透明基材としてトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム（株）製 ＴＤ−８０Ｕ、屈折率１．４９、膜厚８０μｍ）を用いた。この透明基材上に表１、表２に示す組成の防眩性光散乱性塗液をスロットダイコータで塗工した。その後、塗液に含まれる溶剤を蒸発させた。その後、高圧水銀灯を用いて酸素濃度が０．０３％以下の雰囲気下で４００ｍＪの紫外線照射により防眩層を硬化させた。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは５．０μｍであった。このようにして、実施例１の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。

Figure 2008145499

Figure 2008145499
＜実施例２＞
表１、表２に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用い、防眩性光散乱性塗液の重量比以外は実施例１と同様に防眩層を作成した。バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例１と同様に測定した。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは５．０μｍであった。このようにして、実施例２の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。
＜比較例１＞
表１、表２に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用い、防眩性光散乱性塗液の重量比以外は実施例１と同様に防眩層を作成した。バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例１と同様に測定した。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは４．０μｍであった。このようにして、実施例２の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。
＜比較例２＞
表１、表２に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用い、防眩性光散乱性塗液の重量比以外は実施例１と同様に防眩層を作成した。バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例１と同様に測定した。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは５．０μｍであった。このようにして、実施例２の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。
＜比較例３＞
表１、表２に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用い、防眩性光散乱性塗液の重量比以外は実施例１と同様に防眩層を作成した。バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例１と同様に測定した。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは５．０μｍであった。このようにして、実施例２の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。
＜比較例４＞
表１、表２に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用い、防眩性光散乱性塗液の重量比以外は実施例１と同様に防眩層を作成した。バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例１と同様に測定した。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは４．０μｍであった。このようにして、実施例２の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。
＜比較例５＞
表１、表２に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用い、防眩性光散乱性塗液の重量比以外は実施例１と同様に防眩層を作成した。バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例１と同様に測定した。なお、乾燥、硬化した防眩層の厚さは６．０μｍであった。このようにして、実施例２の防眩性光拡散部材サンプルを作成した。
＜評価＞
実施例１、２および比較例１，２、３、４、５において得られた各サンプルについて、カットオフ波長λｃ０．００８ｍｍのときの算術平均粗さＲａ１、カットオフ波長λｃ０．８ｍｍのときの算術平均粗さＲａ２、内部ヘイズ、コントラスト、外光の写り込み性（防眩性）、ぎらつき、鉛筆硬度の測定結果、評価結果を表２に示した。なお、算術平均粗さＲａ１、Ｒａ２の測定方法、内部ヘイズの測定方法、コントラストの評価方法、外光の写り込み性（防眩性）の評価方法、ぎらつきの評価方法、鉛筆硬度の測定方法は次の通りである。

Figure 2008145499
・算術平均粗さＲａ１、Ｒａ２の測定方法
高精度微細形状測定器（サーフコーダーＥＴ４０００Ａ、小坂研究所）を用い、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４に基づきＲａ１（λｃ０．００８ｍｍ）およびＲａ２（λｃ０．８ｍｍ）を測定した（評価長さ＝０．８ｍｍ、走査速度＝０．００５ｍｍ／ｓｅｃ）。
・内部ヘイズの測定方法
ヘイズメータ（ＮＤＨ２０００、日本電色）を用いＪＩＳ Ｋ７１０５に準じてヘイズを測定した。各サンプルの防眩性光拡散部材のヘイズを全ヘイズとした。そして、防眩性フイルムの防眩性光拡散層の表面を両面粘着シートを介してトリアセチルセルロースフィルムと貼り合わせヘイズを測定し、得られたヘイズから両面粘着シートとトリアセチルセルロースフィルムのヘイズ（０．２％）を引いた値を内部ヘイズとした。
・コントラストの評価方法
各サンプルについて輝度計（ＴＯＰＣＯＭ−ＢＭ７）を用い、照度２００ｌｕｘの明室及び暗室にて、ディスプレイ表面に設けた防眩性光拡散層の白輝度、黒輝度を測定した。白輝度はディスプレイが白表示のときの輝度であり、黒輝度はディスプレイが黒表示のときの輝度である。白輝度／黒輝度をコントラストとし、明室でのコントラストが２００以上であり、且つ、暗室でのコントラストが３００以上でコントラスト良好とし、丸印（○）で示した。また、明室でのコントラストが２００以上、暗室でのコントラストが３００以上を満たさないものをバツ印（×）とした。
・外光の写り込み性（防眩性）の評価方法
各サンプルを黒色のプラスチック板に貼りつけた状態で蛍光灯の映り込みを目視で評価した。目視評価の結果、映り込みが目立たないものを丸印（○）、映り込みが顕著に認められるものをバツ印（×）とした。
・ぎらつきの評価方法
蛍光灯を内臓したライトテーブル上に８０〜２００ｐｐｉのパターンを有するブラックマトリックス（ＢＭ）ガラス基板を配置し、その上に、防眩性光拡散部材を貼りあわせたガラス基板を設置し、真上より目視にて防眩性光拡散層のぎらつきを評価した。このとき、ぎらつきが認められないＢＭ解像度のうち最大のものを対応解像度と、対応解像度が１００ｐｐｉより大きいものを丸印（○）、対応解像度が８０〜１００ｐｐｉのものを三角印（△）、対応解像度が８０ｐｐｉ未満のものをバツ印（×）とした。
・鉛筆硬度の測定方法
各サンプルについてＪＩＳ Ｋ５４００に準じて鉛筆硬度を測定した。
実施例、比較例の結果、Ｒａ１を０．００８μｍ未満、Ｒａ２が０．１〜０．５μｍ、内部ヘイズが１〜７５である実施例１、実施例２では高いコントラストと十分な外光写り込み防止性を有し、ぎらつきのない防眩性光拡散部材であることが確認された。実施例１、２の光拡散部材は、白っぽくなく高いコントラストを有し、さらに、十分な外光写り込み防止性も有し、ぎらつきもなく、表面凹凸のないクリアフィルムに近い質感を有する防眩性光拡散部材を得ることができた。
これに対し、比較例１の防眩性光拡散部材ではコントラストが低く、比較例２の防眩性光拡散部材では外光写り込み防止性が十分でなく、比較例３の防眩性光拡散部材ではコントラストが低く、比較例４の防眩性光拡散部材ではぎらつきを有し、比較例５の防眩性光拡散部材ではコントラストが低く、いずれも実施例と比較して性能の劣るものであった。
図１は本発明の防眩性拡散部材の断面模式図である。 図２は本発明の防眩性光拡散部材の別の態様の断面模式図である。 図３は本発明の防眩性光拡散部材の別の態様の断面模式図である。 図４は本発明の防眩性光拡散部材を用いた透過型液晶ディスプレイの断面模式図である。
符号の説明
１ 防眩性光拡散部材
１１ 透明基材
１２ 防眩層
１２０ バインダーマトリックス
１２Ａ 粒子
１２Ｂ 粒子Ｂ
１２Ｃ 粒子Ｃ
ｈｂ 粒子Ｂ（平均）粒径
ｈｃ 粒子の（平均）粒径
Ｈ 防眩層の平均膜厚
１３ 反射防止層
２ 偏光板
２１ 透明基材
２２ 透明基材
２３ 偏光層
３ 液晶セル
４ 偏光板
４１ 透明基材
４２ 透明基材
４３ 偏光層
５ バックライトユニット
７ 偏光板ユニット

Claims (7)

  1. 透明基材上に、バインダマトリックスと粒子を含んでなる防眩層を有する防眩性光拡散部材であって、
    前記防眩層がＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４で規定される２種の算術表面粗さ（Ｒａ１、Ｒａ２）のうち、カットオフ波長λｃが０．００８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ１）が０．００８未満であり、カットオフ波長λｃが０．８ｍｍのときの算術平均粗さ（Ｒａ２）が０．１〜０．５μｍであり、且つ、内部ヘイズが１〜７％であることを特徴とする防眩性光拡散部材。
  2. 前記防眩層を形成する粒子が、複数の種類の粒子により構成されることを特徴とする請求項１に記載の防眩性光拡散部材。
  3. 前記防眩層の膜厚が２〜２５μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１記載の防眩性光拡散部材。
  4. 前記基材がトリアセチルセルロースフィルムであることを特徴とする請求項１記載の防眩性光拡散部材。
  5. 前記基材が偏光板を兼ねることを特徴とする請求項１記載の防眩性光拡散部材。
  6. 請求項１記載の防眩性光拡散部材をディスプレイ表面に設けたことを特徴とするディスプレイ。
  7. 請求項１記載の防眩性光拡散部材をディスプレイ表面に設けたことを特徴とする液晶ディスプレイ。
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